Name: performing microscope-mounted y-shaped cutting tests
Uploaded: 2023-01-20T12:45:00
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이 연구에 대한 조언을 해주신 James Phillips 박사, Amy Wagoner-Johnson 박사, Alexandra Spitzer 및 Amir Ostadi에게 감사드립니다. 자금은 일리노이 대학교 어바나-샴페인의 기계 과학 및 공학과에서 제공한 창업 보조금에서 나왔습니다. M. Guerena, J. C. Peng, M. Schmid 및 C. Walsh는 모두이 프로젝트에 대한 작업으로 수석 디자인 크레딧을 받았습니다.

1. 수정 및 소모품의 조정 및 제조
<ol><li>레이저 절단기 또는 3D 프린터를 사용하여 샘플 다리 너비 B1 및 B2(1.5cm x 7cm x 7mm x 3mm 샘플의 경우 7.5mm x 7.5mm) 내에 맞는 일회용 ABS 또는 아크릴 탭을 제조합니다(그림 1B 및 그림 2D). 각 테스트에는 각 다리에 하나씩 두 개의 탭이 필요합니다.</li>
	<li>면도날 클립 알림: 필요한 면도날 클립의 정확한 ...

<ol>
	<li>Long, R., Hui, C. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crack+tip+fields+in+soft+elastic+solids+subjected+to+large+quasi-static+deformation+-+A+review.">Crack tip fields in soft elastic solids subjected to large quasi-static deformation - A review.</a> Extreme Mechanics Letters. 4, 131-155 (2015).</li><li>Slootman, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+rate-and+temperature-dependent+molecular+damage+in+elastomer+fracture.">Quantifying rate-and temperature-dependent molecular damage in elastomer fracture.</a> Physical Review X. 10, 041045 (2020).</li><li>Zhao, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+materials+by+design:+Unconventional+polymer+networks+give+extreme+properties.">Soft materials by design: Unconventional polymer networks give extreme properties.</a> Chemical Review. 121 (8), 4309-4372 (2021).</li><li>Mzabi, S., Berghezan, D., Roux, S., Hild, F., Creton, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+critical+local+energy+release+rate+criterion+for+fatigue+fracture+of+elastomers.">A critical local energy release rate criterion for fatigue fracture of elastomers.</a> Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 49 (21), 1518-1524 (2011).</li><li>Chen, Y., Mellot, G., Van Luijk, D., Creton, C., Sijbesma, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanochemical+tools+for+polymer+materials.">Mechanochemical tools for polymer materials.</a> Chemical Society Reviews. 50, 4100-4140 (2021).</li><li>Hui, C. -. Y., Jagota, A., Bennison, S. J., Londono, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crack+blunting+and+the+strength+of+soft+elastic+solids.">Crack blunting and the strength of soft elastic solids.</a> Proceedings of the Royal Society A Mathematical, Physical and Engineering Science. 459 (2034), 1489-1516 (2003).</li><li>Zhang, B., Hutchens, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+relationship+between+cutting+and+tearing+in+soft+elastic+solids.">On the relationship between cutting and tearing in soft elastic solids.</a> Soft Matter. 17, 6728-6741 (2021).</li><li>Lake, G. J., Yeoh, O. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+rubber+cutting+resistance+in+the+absence+of+friction.">Measurement of rubber cutting resistance in the absence of friction.</a> International Journal of Fracture. 14, 509-526 (1978).</li><li>Zhang, B., Shiang, C. -. S., Yang, S. J., Hutchens, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Y-shaped+cutting+for+the+systematic+characterization+of+cutting+and+tearing.">Y-shaped cutting for the systematic characterization of cutting and tearing.</a> Experimental Mechanics. 59, 517-529 (2019).</li><li>Rivlin, R. S., Thomas, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rupture+of+rubber.+I.+Characteristic+energy+for+tearing.">Rupture of rubber. I. Characteristic energy for tearing.</a> Journal of Polymer Science. 10 (3), 291-318 (1953).</li><li>Elices, M., Guinea, G. V., G&#243;mez, J., Planas, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cohesive+zone+model:+Advantages,+limitations+and+challenges.">The cohesive zone model: Advantages, limitations and challenges.</a> Engineering Fracture Mechanics. 69 (2), 137-163 (2002).</li><li>Taylor, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Theory of Critical Distances. , (2007).</li><li>Williams, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress+at+a+distance+fracture+criteria+and+crack+self-blunting+in+rubber.">Stress at a distance fracture criteria and crack self-blunting in rubber.</a> International Journal of Non-Linear Mechanics. 68, 33-36 (2015).</li><li>Talamini, B., Mao, Y., Anand, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progressive+damage+and+rupture+in+polymers.">Progressive damage and rupture in polymers.</a> Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 111, 434-457 (2018).</li><li>Long, R., Hui, C. -. Y., Gong, J. P., Bouchbinder, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fracture+of+highly+deformable+soft+materials:+A+tale+of+two+length+scales.">The fracture of highly deformable soft materials: A tale of two length scales.</a> Annual Review of Condensed Matter Physics. 12, 71-94 (2021).</li><li>Gent, A. N., Wang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cutting+resistance+of+polyethylene.">Cutting resistance of polyethylene.</a> Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics. 34 (13), 2231-2237 (1996).</li><li>Chen, X., Nadiarynkh, O., Plotnikov, S., Campagnola, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Second+harmonic+generation+microscopy+for+quantitative+analysis+of+collagen+fibrillar+structure.">Second harmonic generation microscopy for quantitative analysis of collagen fibrillar structure.</a> Nature Protocols. 7, 654-669 (2015).</li><li>Pan, B., Qian, K., Xie, H., Asundi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+digital+image+correlation+for+in-plane+displacement+and+strain+measurement:+A+review.">Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: A review.</a> Measurements Science and Technology. 20 (6), 062001 (2009).</li></ol>

여기에 보고된 수평 Y자형 절단 장치는 이 고장 기술에 대한 향상된 사용 편의성과 함께 현장 이미징 기능을 가능하게 합니다. 이 장치에는 현미경에서 신속하게 장착/분리할 수 있는 모듈식/휴대용 설계와 연속적이고 사전 정렬된 다리 각도 조정이 포함되어 있습니다. 이 방법의 구현을 용이하게 하기 위해 모든 CAD 파일, 필수 재료 및 절차가 포함되었습니다. 많은 경우 (블레이드 홀더, 샘?...

비선형 연속체 역학은 연질 고체에서 실패로 이어지는 에너지 집중을 이해하는 데 중요한 렌즈를 제공했습니다1. 그러나, 이러한 실패의 정확한 예측은 또한 균열 팁 2,3에서 새로운 표면 생성에 기여하는 미세 구조적 특성에 대한 설명을 필요로 한다. 이러한 설명에 접근하는 한 가지 방법은 고장 4,5 동안 균열 팁의 현장 시각화를 사용하는 것입니다. 그러나 일반적인 원거리 파괴 테스트에서 균열 무뎌짐은 잠재적으로 현미경의 시야 밖으로 매우 변형된 재료를 퍼뜨려 현장 데이터를 획득하는 것을 어렵게 만듭니다6. Y자형 절단은 블레이드(7)의 끝단에 큰 변형 영역을 집중시키기 때문에 미세 구조 시각화를 위한 독특한 대안을 제공합니다. 또한, 우리 그룹의 이전 연구는이 독특한 실험적 접근법이 원거리 필드 찢어짐과 접촉 매개하중 조건 7 사이의 실패 응답의 차이에 대한 통찰력을 제공 할 수 있음을 보여줍니다.
여기에 제시된 장치에 사용 된 Y 자형 절단 방법은 수십 년 전에 천연 고무8의 절단 방법으로 처음 설명되었습니다. 이 방법은 사전 로드된 Y자형 시험편을 통한 고정 블레이드 푸시 절단으로 구성됩니다. "Y"의 교차점에는 직사각형 조각의 일부를 두 개의 동일한 "다리"로 분할하여 테스트 전에 생성되는 균열 팁이 있습니다(그림 1B 및 그림 2D). 이 절단 방법의 주요 장점은 측정된 절단 에너지에 대한 마찰 기여도의 감소, 가변 블레이드 형상(즉, 균열 팁 형상의 제약), 파괴율의 제어(샘플 변위 속도를 통해 ), 절단, C의 개별 튜닝, 인열, T, 총 에너지 G절단 에 대한 에너지 기여(즉, 절단 임계값을 초과하는 고장 에너지 변경)8. 후자의 기여는 절단 에너지에 대한 간단한 폐쇄 형식 표현으로 표현됩니다.9
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/64546/64546eq01v3.jpg" style="margin: auto;"> 식 (1)
샘플 두께, t, 평균 다리 변형률, 예압 하중, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/64546/64546eq02v2.jpg" style="margin: auto;">fpre 및 다리와 절단 축 사이의 각도 θ를 포함하여 실험적으로 선택된 매개 변수를 사용합니다. 절삭력 f절단은 Zhang et al.9에 자세히 설명된 대로 장치로 측정됩니다. 특히, 여기에 제시된 장치에는 다리 각도 θ를 조정하고 샘플이 중앙에 있는지 확인하기 위한 새롭고 간단하며 정확한 메커니즘이 포함되어 있습니다. 두 기능 모두 현미경 장착 설정에 중요하지만 이 메커니즘은 사용 편의성을 높여 Y자형 절단 테스트의 향후 수직 구현에도 도움이 될 수 있습니다.
연질 고체에 대한 적절한 파손 기준을 결정하는 과정은 Rivlin과 Thomas10에 의해 도입된 샘플 독립적 파괴 형상의 초기 성공 이후 계속되어 왔습니다. 임계 에너지 방출률(10), 응집 영역 법칙(11) 및 다양한 형태의 응력 또는 원거리 에너지 접근법(12,13,14)이 사용되었습니다. 최근 Zhang과 Hutchens는 후자의 접근 방식을 활용하여 반경이 충분히 작은 블레이드를 사용한 Y자형 절단이 연질 파괴7에 대한 임계값 파괴 조건, 즉 균일하고 탄성이 높은 폴리디메틸실록산(PDMS)에서 수십 나노미터에서 수백 나노미터 범위의 고장에 대한 임계값 길이 척도를 생성할 수 있음을 입증했습니다. 이러한 결과는 연속체 모델링 및 스케일링 이론과 결합되어 이러한 재료의 절단과 찢어짐 사이의 관계를 개발하여 모든 소프트 파손 모드에 대한 통찰력을 제공하는 Y자형 절단의 유용성을 입증했습니다. 그러나 소산 및 복합 재료를 포함한 많은 재료 클래스의 거동은 아직 탐구되지 않은 상태로 남아 있습니다. 이들 중 다수는 가시 광선의 파장 이상의 길이 스케일에서 미세 구조 제어 효과를 나타낼 것으로 예상됩니다. 따라서, 본 연구에서는 처음으로 Y자형 절단 동안 이들 효과의 면밀한 시각적 특성화를 허용하는 장치가 설계되었다(예를 들어, 연조직을 포함하는 복합재에서, 또는 마이크로미터 내지 밀리미터 길이 스케일(15)에서 예상되는 소산 공정에서).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Buy Parts</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#34; OD Pulley</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>3434T75</td>
			<td>Pulley for Wire Rope (Larger)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 g Micro Load Cell</td>
			<td>RobotShop</td>
			<td>RB-Phi-203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1K Resistor</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>CMF1.00KFGCT-ND</td>
			<td>1 kOhms &#177;1% 1 W Through Hole Resistor Axial Flame Retardant Coating, Moisture Resistant, Safety Metal Film</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1M Resistor</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>RNF14FAD1M00</td>
			<td>1 MOhms &#177;1% 0.25 W, 1/4 W Through Hole Resistor Axial Flame Retardant Coating, Safety Metal Film</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/8&#34; OD Pulley</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>3434T31</td>
			<td>Pulley for Wire Rope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4&#34; Clear Protractor with Easy Read Markings</td>
			<td>S&#38;S Worldwide</td>
			<td>LR3023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Breadboard</td>
			<td>ECEB</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IC OPAMP ZERO-DRIFT 2 CIRC 8DIP</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>LTC1051CN8#PBF-ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M2 x 0.4 mm Nut</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>90592A075</td>
			<td>Steel Hex Nut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M2 x 0.4 mm x 25 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91292A032</td>
			<td>18-8 Stainless Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M2 x 0.4 mm x 8 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91292A832</td>
			<td>18-8 Stainless Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 x 0.5 mm x 15 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A572</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 x 0.5 mm x 16 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91294A134</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Hex Drive Flat Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 x 0.5 mm, 4 mm High</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>90576A102</td>
			<td>Medium-Strength Steel Nylon-Insert Locknut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm Nut</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>90592A090</td>
			<td>Steel Hex Nut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 15 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A306</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 16 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91294A194</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Hex Drive Flat Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 18 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A164</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 20 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A168</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 20 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>92581A270</td>
			<td>Stell Raised Knurled-Head Thumb Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 30 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A172</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 50 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A193</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm, 5 mm High</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>94645A101</td>
			<td>High-Strength Steel Nylon-Insert Locknut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M5 x 0.8 mm Nut</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>90592A095</td>
			<td>Steel Hex Nut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M5 x 0.8 mm x 16 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91310A123</td>
			<td>High-Strength Class 10.9 Steel Hex Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M5 x 0.8 mm x 35 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A195</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M5 x 0.8 mm, 13 mm Head Diameter</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>96445A360</td>
			<td>Flanged Knurled-Head Thumb Nut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M5 x 0.8 mm, 5 mm High</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>90576A104</td>
			<td>Medium-Strength Steel Nylon-Insert Locknut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solidworks</td>
			<td>Dassault Systemes</td>
			<td></td>
			<td>CAD software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wiring Kit</td>
			<td>ECEB</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XYZ Axis Manual Precision Linear Stage 60 mm x 60 mm Trimming Bearing Tuning Platform Sliding Table</td>
			<td>OpticsFocus</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Make Parts</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angle adjustment system- arm</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: arms_arm_single.SLDPRT 
			QTY: 2 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angle adjustment system- arms stationary</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: arms_stationary.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angle adjustment system- link</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: arms_arm_link.SLDPRT 
			QTY: 2 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angle adjustment system- slider</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: arms_slider.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angle adjustment system- spacer</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: arms_front_spacer.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clip- Blade clip</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Blade clip.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fine/0.1 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clip- Blade clip mount</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Blade clip mount.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fine/0.1 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Frame arm</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: frame arm.SLDPRT 
			QTY: 2 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounting platform</td>
			<td>Laser Cut Acrylic</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: mounting platform.SLDPRT 
			QTY: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulley arm (left)</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: pulley arm_Mirror.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulley arm (right)</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: pulley arm.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sample holder and tab- Clamp</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Clamp.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sample holder and tab- Sample holder</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Sample holder.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sample holder and tab- Tab</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Tab.SLDPRT 
			QTY: 2 per test 
			Setting: Fine/0.1 mm layer height, no brim</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vertical adjust system- Inner slide</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Inner slide.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vertical adjust system- Outer slide</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Outer slide.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

performing microscope-mounted y-shaped cutting tests

Y 자형 절단은 최근 재료의 임계 길이 스케일과 파손 에너지뿐만 아니라 과도한 변형 에너지가있는 경우의 파손 반응을 이해하는 유망한 방법으로 나타났습니다. 이 연구에 사용 된 실험 장치는 수직 방향이었고 Y 자형 다리 사이의 각도를 조정하기 위해 번거로운 단계가 필요했습니다. 수직 방향은 표준 광학 현미경에서 시각화를 금지합니다. 이 프로토콜은 기존의 도립 현미경 스테이지 위에 수평으로 장착되고 대물렌즈의 시야 내에 포함되도록 3차원(X-Y-Z)으로 조정할 수 있으며 다리 사이의 각도를 쉽게 수정할 수 있는 Y자형 절단 장치를 제공합니다. 후자의 두 가지 기능은이 실험 기술에 새로운 기능입니다. 제시된 장치는 1mN 정확도 내에서 절삭력을 측정합니다. 이 기법의 기준 물질인 폴리디메틸실록산(PDMS)을 테스트할 때 132.96 J/m2의 절단 에너지(32° 다리 각도, 75 g 예압)를 측정한 결과 수직 설정(132.9 J/m 2 ± 3.4 J/m2)으로 측정한 이전 측정의 오차 내에 있는 것으로 나타났습니다. 이 접근법은 연질 합성 물질, 조직 또는 바이오 멤브레인에 적용되며 실패 중 행동에 대한 새로운 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 이 작업의 부품, CAD 파일 및 자세한 지침 목록은 이 강력한 기술을 쉽게 구현할 수 있는 로드맵을 제공합니다.

4 단계와 6 단계에서 사용 된 매개 변수와 6 단계 및 9 단계에서 수집 된 데이터가 결합되어 샘플의 절단 에너지를 산출합니다. 식 1에 따르면, 절삭 에너지를 측정하려면 샘플 두께, t, 예압 하중, fpre 및 다리와 절삭 축 사이의 각도 θ와 같은 매개 변수가 필요합니다. 절삭력, f절단 및 평균 다리 변형률, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/64546/64546eq02v2.jpg" style="marg...

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Performing Microscope-Mounted Y-Shaped Cutting Tests

Y자형 절단은 부드러운 재료의 파괴 관련 길이 스케일과 에너지를 측정합니다. 이전 장치는 벤치탑 측정을 위해 설계되었습니다. 이 프로토콜은 설정을 수평으로 향하게 하고 광학 현미경을 통해 현장 보기와 고장 정량화에 필요한 미세 위치 지정 기능을 제공하는 장치의 제조 및 사용을 설명합니다.

현미경 장착 Y자형 절단 테스트 수행

Y-shaped cutting has recently been shown to be a promising method by which to understand the threshold length scale and failure energy of a material, as ...

Y자형 절단은 연질 솔리드에서 파손 에너지와 임계 표면 생성 링크 스케일을 측정합니다. 이 기술을 현미경에 통합하면 이러한 양을 제어하는 미세 구조 메커니즘을 쉽게 풀 수 있습니다. 전륜 하중의 전형적인 대형 심어진 균열과 달리 이 프로토콜은 플레이트 유도 스트레치 위치 파악을 사용하여 내부 고장 프로세스를 이미지화하는 데 필요한 시야를 줄입니다.상기 접근법은 연질 합성 물질 및 생물학적 연조직의 실패에 대한 통찰력을 제공 할 수있다. 시작하려면 원래 스테이지 장착 슬라이드 홀더를 맞춤형 샘플 홀더로 교체하고 어셈블리를 현미경에 부착합니다. 각도 조절 나비 나사를 풀고 선형 슬라이드를 움직여 컵의 각도를 설정합니다.각도기로 측정 한 후 각도를 설정하고 각도 조정 나비 나사를 조입니다. 다리와 샘플 미드플레인 세타 사이의 각도는 8도에서 45도까지 조정할 수 있습니다. 장치 뒤에 두 개의 수직 풀리를 설치하십시오.폴리디메틸실록산 또는 PDMS의 얇은 직사각형 샘플을 더 큰 시트에서 절단하거나 올바른 치수의 금형을 사용하여 준비합니다. 치수는 다를 수 있지만 두께가 3mm 이하인 샘플의 경우 너비가 1 1/2cm 이하인 것이 좋습니다. 면도날을 사용하여 중심선을 따라 세로로 3cm 떨어진 샘플을 절단하여 Y자형 샘플을 만듭니다.이 링크는 다를 수 있지만 다리는 탭을 수용할 수 있을 만큼 충분히 길어야 하지만 측정을 위해 절단되지 않은 샘플을 남길 수 있을 만큼 짧아야 합니다. 마커 또는 잉크를 사용하여 얇은 다리와 샘플 몸체 각각에 약 1cm 정도 중앙에 두 개의 표시를 배치하여 하중을 받는 세 개의 샘플 다리 각각에 적용된 스트레치를 측정합니다. 접착제와 같은 시아 노 아크릴 레이트 접착제를 사용하여 각 다리 끝에 3D 인쇄 또는 레이저 절단 탭을 부착하십시오.얇은 낚싯줄의 두 길이를 측정하고 자릅니다. 메커니즘을 통해 외부 풀리 세트로 내부 라우팅하려면 약 30cm의 라인이 필요합니다. 외부 풀리를 통과하는 선의 끝에 5g의 계량판을 부착하고 다른 쪽 끝을 각 다리의 탭에 묶습니다.샘플 홀더 나비 나사를 사용하여 샘플 베이스를 고정하고 풀리 시스템의 각 측면을 통해 각 다리의 라인을 라우팅합니다. 각도 조정 메커니즘의 아래쪽에 카메라를 대고 샘플이 무시할 수 있는 무게에 있는 동안 상단에서 샘플 사진을 찍습니다. 오프 앵글 효과를 최소화하기 위해 카메라가 샘플 평면과 평행한지 확인하십시오.외부 도르래 근처의 낚싯줄 양쪽 끝에 원하는 75g의 예압 중량을 추가합니다. 이 양을 150g으로 늘리거나 50g으로 줄여 재료와 샘플 형상의 조합에 대해 원하는 경우 인열 기여도를 변경합니다. 3방향 미세 조정 단계의 Z 구성 요소를 사용하여 가장 낮은 풀리의 낚싯줄을 샘플 다리의 Z 평면에 맞춥니다.무게가 추가 된 후 샘플의 두 번째 사진을 찍습니다. 예상되는 블레이드 팁을 대물렌즈의 시야에 가깝게 대략적으로 배치합니다. 면도날을 해당 칼날 클립에 놓고 고정 나사로 면도날을 제자리에 고정합니다.이 잘린 면도날을 로드셀에 부착된 블레이드 클립 마운트에 밀어 넣습니다. 2.5x 현미경 대물렌즈를 선택하거나 더 가까운 이미지를 원하는 경우 최대 20x를 선택하고 투과광 설정을 사용하여 필요한 경우 샘플 뒤의 빛을 보강합니다. 블레이드가 제자리에 있는 상태에서 필요한 경우 수직 조정 시스템을 사용하여 블레이드의 가장 가까운 표면에 현미경의 초점을 맞추고 팁을 대물렌즈에 적합한 작동 거리로 가져옵니다.3방향 미세 조정 단계의 X 및 Y 방향만 사용하여 현미경의 시야 내에서 면도날을 조심스럽게 정렬합니다. 현미경을 샘플에 집중시키고 현미경 X/Y 스테이지를 변환하여 균열 팁을 면도날과 정렬합니다. 이렇게 하면 샘플의 미드플레인이 각도 조정 메커니즘의 미드플레인과 정렬됩니다.로드셀 데이터 수집에 사용된 코드를 열고 기록 시작 버튼을 클릭하여 로드셀 데이터 기록을 시작합니다. 현미경 스테이지 제어를 사용하여 샘플을 면도날 쪽으로 일정한 속도로 1cm 이상 변환합니다. 현미경의 이미징 인터페이스를 사용하여 동시에 이미지를 수집합니다.현미경 X/Y 스테이지가 중지되면 기록 중지 버튼을 눌러 데이터 기록을 중지하고 부하 및 시간 응답의 텍스트 파일을 자동으로 저장합니다. 매우 날카로운 날을 사용하는 폴리디메틸실록산의 힘-시간 곡선이 여기에 나와 있습니다. 곡선의 탄성 하중, 절단 시작, 정상 상태 절단 및 언로딩 영역이 그래프에 표시됩니다.이 데이터는 절단 시작에 일반적으로 필요한 높은 초기 힘과 일정한 힘이 뒤따르는 것을 보여 주며, 이는 정상 상태 절단을 나타냅니다. 절삭력은 이 정상 상태 체제 내에서 힘의 최대값입니다. 여기에 표시된 빨간색 원은 현미경으로 얻은 특정 이미지에 해당합니다.스페클 패턴 모션을 쉽게 관찰할 수 있도록 노란색 원이 추가되었으며 이 숫자는 이미지 타임스탬프와 초를 나타냅니다. 측정된 정상 상태 절삭력은 다리 각도 세타, 샘플 두께 T, 예비의 예압 f 및 블레이드 반경의 실험 테스트 매개변수와 결합되어 표시된 방정식에 따라 정상 상태 절단 에너지를 생성합니다. 여기에서 우리는 이러한 조건에 대해 이전에 문헌에 보고된 절단 에너지를 성공적으로 복제합니다.Y자형 절단을 현미경에 통합함으로써 형광 프로브, 자가형광 및 전체 전계 강도 기술을 통해 연질 및 연조직 파괴에 대한 미세 구조적 기여도를 정량화할 수 있습니다.

Research

JoVE Journal

Engineering

Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes

단방향 직물에 대한 테스트를 심지 : 모세관 매개 변수의 측정은 액체 복합 성형 공정에서 모세관 압력을 평가하는

During impregnation of a fibrous reinforcement in liquid composite molding (LCM) processes, capillary effects have to be understood in order to identify ...

연구

공학

Cutting Procedures, Tensile Testing, and Ageing of Flexible Unidirectional Composite Laminates

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, ...

Accurate Determination of the Equilibrium Surface Tension Values with Area Perturbation Tests

면적 섭동 테스트를 통해 평형 표면 장력 값의 정확한 측정

We demonstrate two robust protocols for determining the equilibrium surface tension (EST) values with area perturbation tests. The EST values should be ...

Performing In Situ Closed-Cell Gas Reactions in the Transmission Electron Microscope

Performing In Situ Closed-Cell Gas Reactions in the Transmission Electron Microscope

전송 전자 현미경에서 시투 폐쇄 세포 가스 반응에서 수행

Gas reactions studied by in situ electron microscopy can be used to capture the real-time morphological and microchemical transformations of materials at ...